專利名稱：：一種環(huán)保型混合制冷劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于制冷劑領域，涉及一種環(huán)保型混合制冷劑，尤其涉及一種應用于空調等制冷設備中替代R22的環(huán)保型混合制冷劑。
背景技術：
：R22制冷劑以其優(yōu)良的熱工和傳輸性能在空調以及其它領域得到了廣泛的應用。然而，R22是典型的CFCs類物質，破壞臭氧層且具有溫室效應，《蒙特利爾協議書》和《京都協議書》分別對其進行了限制。規(guī)定對于發(fā)達國家，R22作為制冷劑使用最多到2020年。對于發(fā)展中國家，R22作為制冷劑最多允許使用到2040年。在這種形勢下，各國都開展了R22制冷劑替代工作的研究。目前，關于R22制冷劑的替代國際上主要有兩種技術方案一種是以北歐國家為代表，其主張采用天然工質作為替代物，如純工質R290、R1270、R744、R600a、R600、R717等，以及HCs類的混合物；另一種是以美國和日本為代表的采用HFCs作為替代物，如美國聯合信號公司的非共沸混合物R410A(R32/R125，質量配比為50/50)、杜邦公司和I.C.I公司的混合物R407C(R32/R125/R134a，質量配比為23/25/52)，以及R32和R152a等，這些制冷劑的ODP均為0，很好的滿足臭氧層保護的要求，但是溫室效應勢GWP較高。此外，R407C為三元非共沸混合工質，其能量效率相對低，且蒸發(fā)過程溫度滑移大，在使用時容易出現組分分離現象，制冷劑大的滑移溫度將使蒸發(fā)器和冷凝器內工作壓力頻繁變化，制冷系統不穩(wěn)定。R410A是一種二元混合制冷劑，兩組分不符合熱力學替代原則，且不宜直接充罐，二者作為空調長期替代制冷劑不盡如人意。因此，開展新型環(huán)保節(jié)能的高效混合工質仍任重而道遠。在開展工質替代的研究過程中，醚類工質近年來得到了廣泛的重視和發(fā)展。二甲醚(RE170)以其優(yōu)異的熱工和傳輸性能、充足的市場供應以及廉價的價格，被廣泛應用于汽車清潔燃料中。二甲醚是一種新興的環(huán)保制冷劑，不具有臭氧層破壞和溫室效應作用，具有惰性、無致癌性、幾乎無毒，可燃。因此，二甲醚被認為是一種非常有潛力的環(huán)保制冷劑替代物。專利申請200810231909.2中，公開了一種以RE170、R1270和R227ea組成的混合制冷劑；專利申請20081023191LX中，公開了一種以RE170、R290和R125組成的混合制冷劑；專利申請200710013387.4中，公開了一種以RE170、R13IKR600a組成的混合制冷劑；專利申請200710013386.X中，公開了一種以RE170、R152a和R600a組成的混合制冷劑；專利申請20061001635399.2中，公開了一種以RE170、R32和R134a組成的混合制冷劑；專利申請200610035399.2中，公開了一種以RE170和R22組成的混合制冷劑，專利申請200580028315.6中，公開了一種以RE170、R290、R134a、R152a和R1270組成的混合制冷劑；專利申請03112661.8中，公開了一種以RE170、R22和R142b組成的混合制冷劑；專利申請001281453中，公開了一種以RE170作為制冷劑；專利申請93109373.2中，公開了一種以RE170、R717、RC270和R290組成的混合制冷劑;專利93107989.6中，公開了一種以RE170和R227ea組成的混合制冷劑。然而，這些混合制冷劑具有較強的可燃性，或具有較大的滑移纟顯度，或與ii有空調系統兼容性不好，或效率較低，或使產品價格昂蟲雄貝寺o以HCs和二甲醚組成或HCs組成的混合制冷劑具有較強的熱工與傳輸性能，同時具有良好的環(huán)保性能。例如ASHRAE近期公布的R432A(R1270/RE170，質量配比80/20)和R433A(R290/R1270，質量配比70/30)等。其中R432A的COP為R22的1.085倍，GWP低于5,其滑移溫度也非常?。籖433A的COP比R22高4.97.6。/。，GWP低于5，其滑移溫度也非常小。但是，HCs、RE170類物質均具有一定的可燃性，安全性能方面沒予以充分的考慮，而添加阻燃性制冷劑可以系統的提高安全性。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保、安全、可靠、制冷效率高，可直接充罐到空調等制冷設備中的環(huán)?；旌现评鋭檫_到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是由二甲醚(RE170)、丙烯(R1270)和三氟碘甲烷(R13I1)組成，各組元物質的基本參數見表l。表1混合制冷劑中組元物質的基本參數組元名稱分子式分子量/g'm。r1標準沸點/°C臨界溫度/。C臨界壓力/MPaODPGWP3R13I1三氟碘甲烷CF3I195.91-21.85123.293.9530<1R1270丙烯C3Hg42.08■47.6291.064.5550<20RE170二甲醚CH3OCH346.068-24.81127.155.34050<1aCalmJM,HourahanGC.RefrigerantDataUpdate.Heating^Piping/AirConditioningEngineering,2007，79(1):50-64.其中按質量百分比含144%的二甲醚(RE170)、4894%的丙烯(R1270)和551%的三氟碘甲烷(R13H)。上述組分中的二甲醚(RE170)，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.068g/mol，沸點為-24.8rC，臨界溫度為127.15°C，臨界壓力為5.3405MPa。丙烯(R1270),其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08g/mol，沸點為-47.62",臨界溫度為91.06-C，臨界壓力為4.555MPa。三氟碘甲烷(R1311),其分子式為CF31，摩爾質量為195.91g/mol，沸點為-21.85"C，臨界溫度為123.29°C，臨界壓力為3.953MPa。本發(fā)明所提供的混合制冷劑是將二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷按其相應的配比在液相狀態(tài)下進行物理混合得到的。R13I1是一種優(yōu)秀的阻燃劑，并已被作為哈龍的替代物，其滅火濃度為3.2%，通過添加阻燃齊鵬弱帝ij冷劑的可燃性，從而得到安全的要求。本發(fā)明可用于空調等制冷設備中替代R22的制冷劑，該制冷劑組合既符合環(huán)保的要求，又安全、可靠、制冷效率高，而且無需改動原有的設備和生產線，可直接進行充罐。圖1是R22，R407C和本發(fā)明在變冷凝溫度下的容積制冷量，其中橫坐標為冷凝溫度，縱坐標為單位容積制冷量；圖2是R22，R407C和本發(fā)明在變冷凝溫度下的性能系數，其中橫坐標為冷凝溫度，縱坐標為性能系數；圖3是R22，R407C和本發(fā)明在變冷凝溫度下的滑移溫度，其中橫坐標為冷凝t顯度，縱坐標為滑移溫度；圖4是R22，R407C和本發(fā)明在變蒸發(fā)溫度下的容積制冷量，其中橫坐標為蒸發(fā)溫度，縱坐標為單位容積制冷量；圖5是R22，R407C和本發(fā)明在變蒸發(fā)溫度下的性能系數，其中橫坐標為蒸發(fā)溫度，縱坐標為性能系數；圖6是R22，R407C和本發(fā)明在變蒸發(fā)溫度下的滑移溫度，其中橫坐標為蒸發(fā)溫度，縱坐標為滑移溫度；注圖中COP為性能系數；Qv為單位容積制冷量，kJ*m'3;AT,為滑移溫度，°C。具體實施方案為了有助于本發(fā)明所述的制冷劑及其優(yōu)點的理解，下面舉出幾個具體實例，其中組分的比例均為質量百分比。每種混合工質的組元物質質量百分數之和為100%。實施例1:按質量百分比取1%的RE170，94%的R1270和5%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例2:按質量百分比取1%的RE170，48%的R1270和51%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例3:按質量百分比取10°/。的RE170，60%的R1270和30%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例4:按質量百分比取10%的RE170，80%的R1270和10%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例5:按質量百分比取15%的RE170，65%的R1270和20%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例6:按質量百分比取15%的RE170，75%的R1270和10%的R13U，將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例7:按質量百分比取20%的RE170，75%的R1270和5%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例8:按質量百分比取25%的RE170,70%的R1270和5°/。的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例9:按質量百分比取30%的RE170，65%的R1270和5%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑；實施例10:按質量百分比取35%的RE170,60%的R1270和5%的R13I1,將三種組分常纟顯下ii行物理混合作為制冷劑。實施例11:按質量百分比取40%的RE170，55%的R1270和5%的R13U，將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑。實施例12:按質量百分比取44%的RE170,51%的R1270和5%的R13I1,將三種組分常溫下進行物理混合作為制冷劑。上述實施例中采用的二甲醚(RE170)，其分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.068g/mol，沸點為-24.81。C，臨界溫度為127.15°C，臨界壓力為5.3405MPa;丙烯(R1270)，其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08g/mol，沸點為-47.62。C，臨界溫度為91.06°C，臨界壓力為4.555MPa;三氟碘甲烷(R13I1),其分子式為CF山摩爾質量為195.91g/mol,沸點為-21.85。C，臨界溫度為123,29'C，臨界壓力為3.953MPa。在平均蒸發(fā)溫度為7.2卩，平均冷凝溫度為54.4。C，過熱度為ll.rC，過冷度為5°C，壓縮機定熵效率為80%的工況下，上述實施例制冷劑的環(huán)保參數、物性參數和熱工性能列于表2中，其中GWP、壓比、COP和容積制冷量7均為相對值(制冷劑與R22的比働。表2替代制冷劑計算結果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表2可知，本發(fā)明混合制冷劑的環(huán)境性能較R22有了較大的改善，遠優(yōu)于現行制冷劑R407C;容積制冷量和COP值與R22相當，非常適合于壓縮機直接充罐；新工質的滑移溫度較R407C小，某些組分下接近近共沸混合物，排除了滑移溫度較大帶來的不良影響；本發(fā)明排氣溫度較低，有利于壓縮機的保護。從圖l-3可以看出，在設工況范圍內，本發(fā)明的性能與R22和R407C變化趨勢一致。單位容積制冷量、COP隨冷凝溫度的增加而同比降低；滑移溫度隨冷凝溫度變化不是很明顯。圖4-6所示的隨蒸發(fā)溫度變化的結果與隨冷凝溫度變化結果相類似。權利要求1、一種環(huán)保型混合制冷劑，其特征在于，按質量百分比含1～44％的二甲醚(RE170)、48～94％的丙烯(R1270)和5～51％的三氟碘甲烷(R13I1)。2、根據權利要求1所述的環(huán)保型混合制冷劑，其特征在于所述的二甲醚的分子式為CH3OCH3，摩爾質量為46.068g/mol，沸點為-24.81°。，臨界溫度為127.15'C，臨界壓力為5.3405MPa。3、根據權利要求1所述的環(huán)保型混合制冷劑，其特征在于所述的丙烯，其分子式為CH3CH=CH2，摩爾質量為42.08g/mol，沸點為-47.62。C，臨界溫度為91.06"C，臨界壓力為4.555MPa。4、根據權利要求1所述的環(huán)保型混合制冷劑，其特征在于所述的三氟碘甲烷，其分子式為CF31，摩爾質量為195.91g/mol，沸點為-21.85。C，臨界溫度為123.29°〇，臨界壓力為3.953MPa。全文摘要本發(fā)明公開了一種高效環(huán)保型混合制冷劑，該制冷劑由三元混合物二甲醚、丙烯和三氟碘甲烷組成，按質量百分比含1～44％的二甲醚(RE170)、48～94％的丙烯(R1270)和5～51％的三氟碘甲烷(R13I1)。本發(fā)明提供的混合制冷劑將丙烯、二甲醚和三氟碘甲烷按照其相應的配比在液相狀態(tài)下進行物理混合即可。本發(fā)明的制冷劑不破壞臭氧層，溫室效應勢較低，符合環(huán)保要求；熱工性能參數適宜，循環(huán)性能優(yōu)良，安全、可靠、制冷效率高，可用于替代R22的制冷劑，而且無需改動現有的設備和生產線，可直接進行充罐。文檔編號C09K5/04GK101649188SQ200910023799公開日2010年2月17日申請日期2009年9月4日優(yōu)先權日2009年9月4日發(fā)明者馮永斌,倩張,剛晏,錢文波申請人:西安交通大學